论文题目: 预应力混凝土箱梁桥的裂缝研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 桥梁与隧道工程
作者: 郭志远
导师: 颜东煌,唐雪松
关键词: 预应力混凝土,本构方程,有限元
文献来源: 长沙理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 大跨径预应力混凝土连续箱梁桥在近二三十年来得到了广泛应用,在国内外桥梁中占有很大的比例,具有抗扭刚度大、整体性好、能承受正负弯距、施工方法成熟且易为工程单位掌握等优点。但是,在已建成的桥梁中,有相当数量的预应力混凝土箱梁桥在施工过程中或使用过程中出现大量的裂缝,严重影响了桥梁的正常使用。为此,本文进行以下预应力混凝土箱梁的开裂研究工作。1.在调研了大量钢筋混凝土结构研究理论与试验资料后,经分析比较各种混凝土本构模型,决定采用损伤理论的相关内容来进行箱梁桥的损伤分析。2.统计归纳了当前预应力混凝土箱梁中存在的种种裂缝,将各种裂缝的特点与产生原因进行分析,以期采取应对措施,控制裂缝的产生和发展。 3.应用损伤力学理论,采用从热力学出发导出的各向同性材料的损伤本构方程和损伤演化方程来进行计算分析。 4.用ANSYS 建立空间中厚壳单元模型进行箱梁空间应力场分析,计算了成桥状态恒载作用下的应力、应变场,分析了箱梁剪力滞效应对结构开裂的影响,确定了腹板应力场与腹板厚度的对应影响关系,为箱梁腹板厚度取值提供依据。 5.为将损伤力学理论应用于桥梁研究中进行了探索性的研究,将箱梁这一空间结构的开裂简化为平面问题进行损伤计算,考虑箱梁腹板双轴应力状态的特点,计入不同损伤状态下材料性能的变化,有效地进行了箱梁腹板的损伤数值计算。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 项目的研究背景和必要性
1.2 开裂钢筋混凝土的研究现状
1.2.1 混凝土结构分析
1.2.2 混凝土本构方程
1.2.3 开裂钢筋混凝土结构的研究
1.3 本文主要工作内容
第二章 箱梁裂缝成因分析
2.1 常规裂缝机理分析
2.1.1 裂缝的基本概念
2.1.2 混凝土结构裂缝的处理原则
2.2 箱梁裂缝类型及特征
2.3 箱梁裂缝成因分析
2.4 小结
第三章 损伤力学理论研究及进展
3.1 混凝土的损伤力学研究
3.2 连续损伤力学基础理论
3.2.1 材料损伤状态的描述
3.2.2 应变等效假设与经典损伤理论
3.3 各向同性弹塑性损伤本构关系与有限元计算
3.3.1 各向同性弹塑性损伤演化方程
3.3.2 无损弹塑性本构方程
3.3.3 带转角自由度三角形单元的单元刚度方程与塑性附加荷载
3.3.4 弹塑性损伤本构关系与损伤演化方程
3.3.5 损伤演化方程中损伤参数的物理意义
3.4 小结
第四章 箱梁空间力学分析
4.1 ANSYS软件的应用及空间板壳单元
4.1.1 ANSYS软件简介
4.1.2 Mindlin-Reissner中厚板弯曲分析
4.1.3 ANSYS 空间厚壳单元
4.2 非线性分析
4.2.1 几何非线性
4.2.2 求解器的选择
4.2.3 ANSYS 中非线性计算分析
4.3 桥梁概况
4.3.1 基本情况
4.3.2 箱梁
4.3.3 桥墩与基础
4.3.4 预应力
4.3.5 施工工序
4.4 模拟施工过程的数值分析模型
4.5 计算结果分析
4.5.1 模型计算结果
4.5.2 计算结果与实测值的比较
4.5.3 箱梁腹板厚度参数敏感性分析
4.6 小结
第五章 箱梁腹板平面力学问题损伤分析
5.1 Fortran 95语言程序设计
5.2 平面应力状态下混凝土单元损伤分析
5.2.1 平面损伤问题分类
5.2.2 泊松比的计算分析
5.3 平面有限元通用计算程序
5.3.1 带转角自由度平面三角形单元插值函数与单元刚度矩阵
5.3.2 考虑弹塑性损伤的有限元计算
5.3.3 主程序流程图
5.4 箱梁腹板平面分析模型
5.4.1 模型的建立与边界条件的确定
5.4.2 箱梁腹板材料参数的取值
5.5 计算结果分析
5.6 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 进一步的工作展望
致谢
参考文献
附录A 读研期间所参加的工作和发表论文情况
附录B 带转角自由度三角形单元的单元刚度矩阵[E]
发布时间: 2005-12-08
参考文献
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